差動インピーダンスの定義

[] [] []


まず差動インピーダンス等の定義と意味について考えてみよう。

一般に伝送線路がN個の導体から成るとき、1個を基準電圧(GND)として(N-1)とおりの独立なTEM波のモードが存在する。下図のように信号線1,2GNDプレーンから成る伝送線路では2つのモードが存在するが、特に

 信号線1,2がちょうど同電圧になる場合をevenモード、逆電圧の場合をoddモードという

ここで信号線2の電圧をマイナスとしているが、差動信号では信号線1Low→Highと変化させるとき、同時に信号線2High→Lowと変化させるので、実際の信号線2にはHighの直流成分が加わっている。つまり上図は直流成分を除いた0V基準の電磁場を表していることに注意。

evenードでは電圧は同じであり、電流も同方向に流れる。

oddモードでは電圧は逆であり、電流も逆方向に流れる(+と−の電荷分布が進むから)。

したがってevenモードとoddモードの電圧・電流は、信号線1,2の電圧・電流の和および差と定義すればよい

なわち、任意の電圧・電流はevenモードとoddモードの重ね合わせになっているが、同電圧・同電流のときは純粋なevenモード、逆電圧・逆電流のときは純粋なoddモードになる。

また各モードのインピーダンスは次のように定義される。

◇◇

さて、差動信号(differential signaling)の電圧は文字どうり信号線1,2の差だが、電流の大きさは各信号線の電流と同じとするのが普通なので、

と定義するのが自然である。したがって差動インピーダンスは次のように定義される

同様にコモン信号の電圧は各信号線と同じで、電流は両者の全電流とするのが普通なので、

と定義するのが自然である。したがってコモンインピーダンスは次のように定義される

これを図で表すと次のようになる。

これらの定義から

 oddモードインピーダンス/evenモードインピーダンスは計算する上で自然な定義

 差動インピーダンス/コモンインピーダンスは物理的意味に対応した定義

といえる。ただし差動/コモンとodd/evenの定義はそれほど定まっていないようで、even/odd差動/コモンとよんでいる本もある。

◇◇◇

差動インピーダンス/コモンインピーダンスの両方を終端するには、終端抵抗は次のように決めればよい。


[] [] []